交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　院系名稱 </p><p>　　2013 年 4 月 25 日 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問

2、題越來越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。</p><p>　　隨著城市機動車輛的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，因此自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有

3、效的改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用和耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門烝待解決的主要問題，</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 可編程控制器 交通信號燈 可靠性高<

4、/p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of social economy, the urban transportation problem more and more aroused people's concern. People, vehicles, road three relat

5、ions coordination, has become a traffic management department needs to solve one of the important problems. Urban traffic control system is used in city traffic data monitoring, traffic signal control and traffic persuat

6、ion computer integrated management system, it is the modern urban traffic control command is the most important part of. </p><p>　　With the increasing of urban motor vehicle, many big cities such as Beijing,

7、 Shanghai, nanjing, etc. The traffic overload operation, since the late 80 s, therefore, these cities have built urban expressway, at the beginning of the construction of highway, they have effectively improved the traff

8、ic conditions. However, with the rapid growth of traffic volume and lack of high-speed road on the structure characteristics, and determines the condition of urban freeway traffic by high-speed roads and </p><

9、p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　交通燈信號控制系統(tǒng)</b></p><p>　　十字路口交通燈控制實際情況</p><p>　　結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗</p><p><b>　　流程</b></p><p>

10、;　　可編程控制器程序設(shè)計</p><p><b>　　可編程控制器選擇</b></p><p>　　十字路口交通燈模擬控制時序圖</p><p>　　可編程控制器I/O端口分配</p><p><b>　　程序設(shè)計</b></p><p><b>　　總結(jié)<

11、/b></p><p><b>　　難點分析</b></p><p><b>　　調(diào)試錯誤與修改方法</b></p><p>　　PLC智能化控制交通燈的方法</p><p><b>　　收貨與感悟</b></p><p><b>　　四

12、、 結(jié)束語</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　交通燈信號控制系統(tǒng)</b></p><p>　　十字路口交通燈控制實際情況</p><p>　　南北

13、主干道:直行綠27S、直行綠閃3S、左轉(zhuǎn)綠10S黃2S、紅45S；</p><p>　　東西人行道：紅45S、綠27S、綠閃3S、紅60S；</p><p>　　東西主干道：紅45S、直行綠27S、直行綠閃3S、左轉(zhuǎn)綠10S、左轉(zhuǎn)綠閃3S、黃2S；</p><p>　　南北人行道：綠27S、綠閃3S、紅60S；</p><p>　　交通燈變化

14、順序表（單循環(huán)周期90S）。</p><p>　　1.南北向（列）和東西向（行）主干道</p><p>　　南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有直行綠燈27S，直行綠燈閃亮3S，左行綠燈10S，左轉(zhuǎn)綠閃3S,黃燈2S和紅燈45S，當前北主干道紅燈點亮時，東西主干道應依次點亮行綠燈，直行綠燈閃，左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈；反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮直行綠燈，直行綠燈

15、閃，左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈。</p><p>　　2．南北向和東西向人行道</p><p>　　南北向和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道直行綠燈點亮時點亮，當南北主干道直行綠燈閃亮時南北人行道綠燈也要對應閃亮，其它時間為紅燈，東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點亮時點亮，當東西主干道直行綠燈閃亮閃亮是東西行人道綠燈也要對應閃亮，其它時間為紅燈

16、。</p><p>　　(二)結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗</p><p>　　在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有三個控制燈，分別為：</p><p>　　禁止通行（亮時為紅色）</p><p>　　準備禁止通行（亮時為黃色）</p><p>　　直通燈（亮時為綠色）</p><

17、;p>　　另外行人道東西南北每面都有2個控制燈，分別為：</p><p>　　禁止通行燈（亮時為紅色）</p><p>　　直通燈（亮時為綠色）</p><p>　　結(jié)合十字路口交通燈實際情況設(shè)計交通燈模擬控制系統(tǒng)如下：</p><p>　　當前交通燈系統(tǒng)啟動開關(guān)接通時。</p><p>　　1、南北向（列）和東

18、西向（行）主干道</p><p>　　均設(shè)有綠燈10S，綠燈閃亮2S(亮0.1滅0.1)，黃燈2S和紅燈14S，當南北主干道紅燈點亮時，東西主干道依次點亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈閃，黃燈。</p><p>　　2、南北向和東西向行人道</p><p>　　南北向和東西向行人道均設(shè)為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道

19、通行綠燈應在</p><p>　　南北主干道綠燈點亮時點亮，當南北主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時南北行人到綠燈也要對應閃亮，其它時間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點亮是點亮，當東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時東西行人道綠燈也要對應閃亮，其它時間為紅燈。</p><p>　　3、盲人安全通道控制和手動控制車流量</p><p>　　除此之外另設(shè)兩個功能，使用10

20、個脈沖開關(guān)。實現(xiàn)讓盲人可以方便通過十字路口和手動控制車流量。其中8個安裝在人行道的兩邊當東西方向行走的盲人要通過馬路的時候，按下脈沖開關(guān)東西向行人道綠燈亮起，南北向主干道紅燈閃亮，延遲10秒恢復原來的控制系統(tǒng)，南北向脈沖開關(guān)對應東西向功能相同，另外兩個脈沖開可以控制車流量，當東西向主干道等待車流量較多的時候，按下東西向控制脈沖開關(guān)，東西向住干道延長綠燈點亮時間到15S。</p><p>　　東西向行人道綠燈也要對

21、應延長。南北向脈沖開關(guān)對應東西向功能相同。</p><p><b>　　圖1交通示意圖</b></p><p><b>　?。ㄈ┝鞒虉D</b></p><p><b>　　圖2 流程圖</b></p><p>　　可編程控制器程序設(shè)計</p><p>

22、　?。ㄒ唬┛删幊炭刂破鬟x擇</p><p>　　本次交通燈設(shè)計用的是來自O(shè)MRON的CPM1A-30CDR-A可編程控制器。</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：CPM1A CPU 單元CPM1A在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型PLC所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實現(xiàn)了具有10點~100點輸入輸出點數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運用。它不僅可以

23、替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應用中，亦能適應生產(chǎn)現(xiàn)場不同的需求AC電源輸入，繼電器出，能加擴展單元。</p><p>　　十字路口交通燈模擬控制時序圖</p><p><b>　　14S</b></p><p>　　圖3 十字路口主干道交通燈模擬控制時序圖</p><p>　　圖4東西向綠燈延時時序圖&

24、lt;/p><p>　　可編程控制I/O端口分配</p><p>　　圖5 交通燈控制PLC I/O端口</p><p><b>　　程序設(shè)計</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　難點分析</b></p>

25、;<p>　　本程序在設(shè)計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)以下幾個問題。</p><p>　　行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關(guān)系</p><p>　　因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應關(guān)系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。</p><p><b>　　盲

26、人脈沖按鍵</b></p><p>　　盲人在東西南北的行人道同時通過十字路口的情況不會經(jīng)常出現(xiàn)，可以說非常少，如果我們要把盲人脈沖分開東西控制和南北控制使他不影響和它沒關(guān)系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實現(xiàn)這樣的功能就要在脈沖按鍵按下時不影響他們的計時程序只在對應的主干道紅綠燈輸出程序上進行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開。</p><p>　　手動車

27、流控制按鍵的控制方式</p><p>　　手動車流控制按鍵是對相應的主干道綠燈延長的進行控制，但不能使它在按下時使改變當時的紅綠燈顯示情況，如現(xiàn)在是南北紅燈東西綠燈時按下南北綠燈延長按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個請求和響應的關(guān)系。</p><p><b>　　交通燈的閃亮</b></p><p>　　交通燈綠燈在實際運行中

28、是要經(jīng)過閃爍的，所以在設(shè)計程序中也要加入這個功能，參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發(fā)現(xiàn)PLC中有一些繼電器可以實現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是PLC內(nèi)部的功能繼電器，這是一種硬件實現(xiàn)功能的方法，雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制，由于對PLC內(nèi)部的功能繼電器不太熟悉（不同型號的PLC內(nèi)部功能繼電器編號也不一樣）我想了一個用程序?qū)崿F(xiàn)的方法（程序段在第86條~94條指令之間），此方法可以說是軟件實現(xiàn)功能的方法，雖然程序加長了但閃爍頻率可以

29、控制比較靈活。</p><p><b>　　調(diào)試錯誤與修改方法</b></p><p>　　經(jīng)過設(shè)計，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。</p><p>　　剛開始的時候程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了，那時候真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢察才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸

30、出真正的輸出口就沒收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次確看不出什么問題來。突然想起來編程器還可以進行監(jiān)控于是再運行的同時進行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤頁找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作，但只要你耐心的去做的話，肯定能學到有用的東西

31、。</p><p>　?。校蹋弥悄芑刂平煌ǖ姆椒?lt;/p><p>　　傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設(shè)置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是

32、無法建立準確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，需要有一種根據(jù)流量變化情況自適應控制的交通燈。</p><p>　　此系統(tǒng)就是應用可編程序控制器（PLC）對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量，具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向（E、S、W、N）的近端J（斑馬線附近）和遠端Y（距斑馬線約100米處）各設(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過

33、該處的車輛數(shù)。為了實現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10S作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間T1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時T2，然后通過傳感器采集后排隊等候的車輛數(shù)送往PLC進行模糊推理運算得出延時T2，最后由T1和T2來實現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制。</p><p><b>　　收獲與感悟</b></p><p>　　經(jīng)過半個

34、月的艱苦奮斗，設(shè)計成果終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料、進行實際考察后，做出以上設(shè)計的方法。</p><p>　　查找資料也是一件繁瑣的事情，雖然網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也是一件不容易的事，需要耐心。</p><p>　　花了整整十幾天，終于完成了設(shè)計，不過調(diào)試的時候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過監(jiān)控和修改才得到需要的設(shè)計。這次設(shè)計我不僅增長了實踐技能，還增加了有關(guān)交

35、通的知識，這些對于我們真的受益匪淺。最后我覺得：先下無難事，只怕有心人。</p><p>　　當前社會，科技迅速發(fā)展，知識更新速度大大加快，只有我們共同去探索，用自己的雙手去征服每一片天空，用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領(lǐng)域。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次設(shè)計，我對PLC設(shè)計控制有了深刻的認識，對以前

36、學的PLC又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故而知新，在設(shè)計中也遇到了很多問題，有不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里我非常感謝同學和老師的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.三菱電機，F(xiàn)X3U,FX3UC微型可編程控制器編程手冊，2005</p><p

37、>　　2.三菱電機，F(xiàn)X1S,FX1N,FX2N,FX2NC編程手冊，2002</p><p>　　3..S7-300/400PLC應用技術(shù)[M],北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　4.基于PLC控制的單巷掘進多局部通風機集成控制系統(tǒng)的研究 尚三軍 太原理工大學 2007-05-01 碩士 0 108</p><p>　　5. 基于PLC控

38、制的加熱爐溫度控制系統(tǒng) 宋樂鵬; 柳果 自動化技術(shù)與應用 2007-10-25 期刊 1 206</p><p>　　6基于PLC控制的火工企業(yè)氣動順序控制系統(tǒng)的研究 周敏; 李鳳婷; 吳為民 工業(yè)控制計算機 2007-11-25 期刊 0 13.</p><p>　　7. 繼電器控制系統(tǒng)改用PLC控制的設(shè)計方法 卞和營; 胡亞卓 科技資訊 2007-12-13 期刊 0 27</p

39、><p>　　8. 基于PLC控制的垂直軸風力發(fā)電控制系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的研究 王全勝; 宋建成; 姚為正 電氣技術(shù) 2008-05-15 期刊 0 98</p><p>　　9. 基于PLC控制的泵站自動控制系統(tǒng)的應用 蘇國民; 何勇華; 黃曾華 煤礦機電 2008-04-15 期刊 0 36</p><p>　　10. 堆料機控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制 陳光平